JPH04371753A - ガス加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、清浄なガスを清浄なま
ま加熱して一定の高温に維持し、これを必要な処に供給
するガス加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高温ガスを供給するためのガス加
熱装置としては、ガスを移送するパイプの外面に例えば
ニクロムヒータを巻き付けたり、パイプ内部にヒータを
そのまま又は金属製鞘でカバーして挿入して、パイプ内
を流通するガスを加熱する方式のものが種々作製されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の加熱装置は抵抗加熱であることから、ガス温度の変化
を補正する応答速度が遅く、厳密なガス温度調整が困難
である。またパイプ内部にヒータを設置したものは応答
速度はやや早いが、例えばヒータの交換に際してパイプ
内部が外気に晒され、微細な埃などがパイプ内部に入り
込む虞れがあり、清浄な高温ガスを供給するにはヒータ
の交換の都度内部の清掃を行う必要があり、作業性が悪
い問題がある。

【０００４】そこで本発明の解決しようとする課題は、
上記事情に鑑み、温度変化に対する応答速度が早くかつ
ヒータ交換等の保守時でもガス流路となるパイプ内部が
外気に晒されることなく、常に清浄な高温ガスの供給を
保証するガス加熱装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれば
、ガス導入管（５）及びガス排出管（６）が設けられた
外管（２）と、該外管（２）の内径よりも小さい外径を
有して上記外管（２）に挿入される内管（３）とが、外
管（２）と内管（３）との間に密閉空間が構成されるよ
うに固定された２重管構造からなり、上記内管（３）内
にハロゲン近赤外線ヒータ（４）を着脱可能に設けたこ
とを特徴とするガス加熱装置が提供される。

【０００６】この発明のガス加熱装置（１）は、いわゆ
る加熱源を収納する部分と加熱対象のガスを流通させる
ガス加熱流路とを互いに独立な構成とし、加熱源に接触
させずにガスを流通させながら所定温度に加熱でき、ま
た加熱源の交換時にガス加熱流路を外気に晒すことなく
、清浄な加熱ガスを得る構成である。

【０００７】上記加熱装置（１）におけるガス加熱流路
としては、ガス導入管（５）及びガス排出管（６）が設
けられた２重管構造が用いられる。上記２重管構造は、
所定のガスがガス導入管（５）から導入されガス排出管
（６）から排出される間に、外気の混入が生じないよう
に構成されるものであり、その構成例としては、所定径
の管体（外管）（２）にこれより径の小さい管体（内管
）（３）をそれぞれの中心軸を一致させて挿入し、外管
（２）と内管（３）とで構成される空間（イ）が閉空間
となるように外管（２）と内管（３）との両端部を封止
し、この状態で外管（２）にガス導入管（５）とガス排
出管（６）とが設けられた構造を挙げることができる。

【０００８】上記２重管構造において、中心部に構成さ
れる空間すなわち内管（３）内部にはヒータ（４）が設
けられる。このヒータとしては所定の高温に加熱でき、
かつ加熱物の温度変化の対応速度が優れているものが用
いられ、主として近赤外線輻射により加熱する石英ハロ
ゲンヒータ（４）が選択される。該石英ハロゲンヒータ
であれば、タングステンフィラメントに通電後数秒間で
最大出力に達し、フィラメント温度を２５００Ｋ程度に
加熱できる。

【０００９】この発明の加熱装置（１）において、上記
ガス加熱流路を構成する２重管構造は、ガス流量の増大
に応じて加熱面積や加熱時間を稼ぐためには、単に長く
構成することも考えられるが、このような構成ではヒー
タも長く設けなければならずこの点でヒータ作製上の問
題が生ずる。従って本発明においては、以下の構成を好
ましいものとして挙げることができる。

【００１０】その一例としては、少なくとも外管（２）
の本体が円筒形状に構成される２重管構造とし、その円
筒状外管（２）に設けられるガス導入管（５）及びガス
排出管（６）をそれぞれ両端部に振り分けてできるだけ
離して設け、かつ、ガス導入管（５）の中心軸及びガス
排出管（６）の中心軸のいずれもが、外管本体部の円筒
面における接線と平行となるように、ガス導入管（５）
及びガス排出管（６）を設ける構成である。詳しくは後
述する実施例の記載が参照される。

【００１１】他の一例としては、上記２重管構造におい
て、ガス導入管（５）からガス排出管（６）にいたるガ
ス加熱流路が内管（３）の外周に螺旋状となるように、
内管（３）と外管（２）とで構成される空間（イ）に螺
旋状フィン（８）を設ける構成である。詳しくは後述す
る実施例の記載が参照される。

【００１２】

【作用】本願第１発明によれば、ガス導入管（５）から
導入されるガスは、ガス排出管（６）から排出されるま
での間、外気に晒されず流通されることとなる。２重管
構造の中心部にヒータ（４）が設置されており、ヒータ
周囲を内管壁を隔ててガスが流通するので、ヒータによ
る輻射熱が有効に利用されることとなる。ヒータ（４）
には、加熱物の温度変化の対応速度が速いハロゲン近赤
外線ヒータ（４）が用いられているので、流通ガスは短
時間で所定の高温に加熱されることとなる。ヒータ（４
）を設置する内管（３）内部とガスが流通する閉空間（
イ）とは独立した構成であるので、ヒータ（４）を交換
する際、閉空間（イ）内には外気は導入されないことと
なる。

【００１３】本願第２発明及び第３発明によれば、ガス
導入管（５）から導入されたガスは、内管（３）と外管
（２）とで構成されたガス加熱流路を、螺旋状に旋回し
ながらガス排出管に達するので、被加熱時間が稼がれる
こととなる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳述する
が、これによって本発明が限定されるものではない。 実施例１ 図１は本発明のガス加熱装置の一例の要部概略断面図を
含む構成説明図、図２は図１のＡ部拡大図である。これ
らの図において、ガス加熱装置（１）は、ステンレス製
円筒状外管（２）、ステンレス製円筒状内管（３）、ハ
ロゲンヒータ（４）、ステンレス製ガス導入管（５）、
ステンレス製ガス排出管（６）、ヒータ加熱リード線（
７）（７）とから主として構成されている。上記ステン
レス製の円筒状外管（２）、円筒状内管（３）、ガス導
入管（５）及びガス排出管（６）はいずれも、内面電解
研磨仕上のものが用いられている。なお、上記ガス加熱
装置（１）の寸法例についてはこれらの図中に示す通り
である。但しこれに限定されない。

【００１５】上記外管（２）には内管（３）がこれらの
中心軸を一致させて挿入されており、２重管構造となっ
ている。そして外管（２）と内管（３）とで構成される
空間（イ）の各端面（ロ）（ロ）はそれぞれ外管（２）
から連続するステンレス壁（２１）によって封止されて
、閉空間が構成されている。該空間（イ）内には、図３
に示すようなガス流通孔（３１）が設けられた内管補強
円板（３２）が幾つか設けられている。

【００１６】上記２重管構造の中心部の空間（ハ）に挿
通されている棒状のハロゲンヒータ（４）は、その全長
が上記２重管構造の全長よりも若干長く構成されており
、２重管構造の両端に所定の長さで突出するように設け
られている。そしてハロゲンヒータ（４）の両端部には
それぞれランプ止フランジ（４１）（４１）が設けられ
ており、このランプ止フランジ（４１）によって、ハロ
ゲンヒータ（４）がその中心軸を２重管構造のそれと一
致せられて内管（３）内壁と非接触の状態で保持され、
突出部が被覆されている。そしてこの外側には側面カバ
（２２）が設けられている。上記ランプ止フランジ（４
１）の中心部から露出するハロゲンヒータ（４）の各端
部にリード線（７）が接続されている。

【００１７】ガス導入管（５）及びガス排出管（６）は
、いずれも同じ径を有する細管が用いられており、これ
らは外管（２）壁に挿入固定されて外管（２）と内管（
３）とで構成される閉空間（イ）に連通している。そし
てこれらのガス導入管（５）及びガス排出管（６）は２
重管構造の各端部側に互いにできるだけ離れて設けられ
ている。

【００１８】以上のように構成された図１のガス加熱装
置の作動について説明する。予め所定のガス供給部にガ
ス加熱装置（１）のガス導入管（５）を接続し、所定の
加熱ガス供給部にガス排出管（６）を接続する。これと
共に、リード線（７）を電源に接続し、ハロゲンヒータ
（４）に通電を開始する。通電開始後数秒で最大出力に
達し、該ハロゲンヒータ（４）は２５００Ｋ程度に加熱
される。次いでガス供給部から所定の流量でガスを供給
する。供給されるガスは、ガス導入管（５）から加熱装
置（１）の２重管構造の外管（２）と内管（３）とで構
成された閉空間（イ）に導入され、該空間内を移送され
て、ガス排出管（６）から所定の加熱ガス供給部へ供給
される。

【００１９】上記閉空間（イ）を通過するとき、内管（
３）内部で加熱されているハロゲンヒータ（４）から内
管（３）周囲に均等に放散される輻射熱をうけて、ガス
は短時間で均等に所定の温度に加熱される。この間、加
熱ガスは外気に晒されず、かつ熱源であるハロゲンヒー
タ（４）にも接触しないないので、清浄なまま所定温度
の高温ガスとなる。

【００２０】実施例２ 図４は、この発明のガス加熱装置の他の実施例の側断面
概略図である。この実施例のガス加熱装置（１１）は、
ガス導入管（５１）及びガス排出管（６１）の外管（２
）への接続形態が異なる以外は、実施例１のガス加熱装
置（１）と実質的に同一の部材を用いて同様に構成され
たものである。

【００２１】すなわち、ガス導入管（５１）及びガス排
出管（６１）は、いずれも中心軸（５２）（６２）が、
円筒状外管（２）の接線と平行となるように取り付けら
れている点である。 同図の取付けでは、ガス導入管（５１）とガス排出管（
６１）とが互いに外管（２）円筒面の上部及び下部に別
れるように図示されているが、これに限らず、接線と平
行でさえあればよい。

【００２２】上記のような取付け構造とすることにより
、ガス導入管（５１）から導入されるガスは、外管（２
）の円筒内面にそって方向転換され、これによって螺旋
状に旋回してガス排出管（６１）から排出されることと
なり、２重管構造内を通過する時間が長く稼げるもので
ある。従ってガス導入管（５１）から導入されるガス流
量が増大しても、充分に加熱して排出することができる
ものである。

【００２３】実施例３ 図５は、この発明のガス加熱装置のさらに他の実施例の
断面概略図である。この実施例のガス加熱装置（１２）
は、円筒状外管（２）と円筒状内管（３）とで構成され
る閉空間（イ）内に、内管（３）の外周に沿う螺旋状フ
ィン（８）が設けられた以外は実施例１のガス導入管（
１）と実質的に同一の部材を用いて同様に構成されたも
のである。

【００２４】上記のような螺旋状フィン（８）を取付け
ることにより、ガス導入管（５）及びガス排出管（６）
がいずれの方向で外管（２）に接続されていても、閉空
間（イ）内に導入されるガスは、螺旋状フィン（８）に
沿って螺旋状に旋回してガス排出管（６）から排出され
ることとなり、２重管構造内を通過する時間が長く稼げ
るものである。従ってガス導入管（５）から導入される
ガス流量が増大しても、充分に加熱して排出することが
できるものである。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、加熱装置内を通過する
ガスは外気に晒されることなく、かつ熱源にも接触しな
いで加熱することができ、清浄な加熱ガスを供給できる
。また熱源としてハロゲンヒータを用いているので、加
熱物の温度変化の応答速度が優れ、短時間で高温に加熱
することができる。熱源は、２重管構造の中心部に設け
られているので、加熱効率が良好でかつ均質な加熱が達
成できる。またさらに熱源とガス加熱流路とは独立して
いるので、ガス加熱流路内に外気を導入することなく熱
源を交換することができる。２重管構造内のガス加熱流
路を、導入ガスを螺旋状に誘導するように構成すること
もでき、コンバクトな加熱装置とすることができる。 以上のことにより、加熱効率が良好でガス温度の安定し
たコンバクトなガス加熱装置を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス加熱装置の一例の要部概略断面図
を含む構成説明図

【図２】図１のＡ部拡大図

【図３】内管補強円板の概略図

【図４】本発明の他の例の側断面概略図

【図５】本発明
のさらに他の例の断面概略図

【符号の説明】

（１），（１１），（１２）…ガス加熱装置　　　　　
　　　（２）…ステンレス製円筒状外管 （３）…ステンレス製円筒状内管　　　　　　　　（４
）…ハロゲンヒータ （５），（５１）…ステンレス製ガス導入管　　　（６
），（６１）…ステンレス製ガス排出管 （７）…リード線　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（８）…螺旋状フィン （２２）…側面カバ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（３２）…内管補強円板 （４１）…ランプ止フランジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガス導入管及びガス排出管が設けられ
   た外管と、該外管内径よりも小さい外径を有して上記外
   管に挿入される内管とが、外管と内管との間に密閉空間
   が構成されるように固定された２重管構造からなり、上
   記内管内にハロゲン近赤外線ヒータが着脱可能に設けら
   れたことを特徴とするガス加熱装置。
2. 【請求項２】　　少なくとも外管の本体が円筒形状に構
   成され、ガス導入管及びガス排出管がこの円筒状本体部
   にできるだけ離して設けられると共に、ガス導入管の中
   心軸及びガス排出管の中心軸がいずれも外管本体部の円
   筒面における接線と平行となるように、ガス導入管及び
   ガス排出管が設けられてなる請求項１記載のガス加熱装
   置。
3. 【請求項３】　　外管と内管とで構成される密閉空間内
   に、ガス導入管から導入されるガスを内管の外周に螺旋
   状に誘導してガス排出管から排出しうる螺旋状フィンを
   設けたことを特徴とする請求項１記載のガス加熱装置。